生于敖德萨，卒于法国巴黎。1954年进入莫斯科国立大学学习，1961年取得博士学位，导师是著名数学家A.N.科尔莫戈罗夫。1963年在著名数学力学家N.N.博戈留波夫等指导下取得科学博士学位。1961年毕业后在莫斯科国立大学数学力学系任教，1965年晋升教授。从1986年起在斯捷克洛夫数学研究所和巴黎第九大学任教，直到去世。阿诺德在1990年当选苏联科学院（1991年后改称俄罗斯科学院）院士，他还是多国科学院的外籍院士，包括法国科学院（1983）、美国人文与科学院（1987）、英国伦敦皇家学会（1988）和意大利罗马科学院（1988）等。荣获多项国际著名学术大奖，包括2001年沃尔夫数学奖和2007年俄罗斯国家奖等。

阿诺德研究兴趣广泛，在不同学科领域都有重要贡献。在动力系统方面，基于科尔莫戈罗夫的原始工作（1954），他（1963）和J.K.莫塞（1962）分别在哈密顿力学系统和扭曲映射系统中加以推广，严格证明了著名的科尔莫戈罗夫‒阿诺德‒莫塞（KAM）定理，阐明了近可积哈密顿系统中拟周期解的存在性和稳定性，首次发现了阿诺德扩散现象，对哈密顿力学、天体力学和统计力学的研究产生深远影响。奇异性理论是他的主要研究方向之一，奠定了函数奇点的分类和范式理论基础。在力学方面，他在1966年给出刚体转动动力学和流体力学的欧拉方程的一个共通性的几何解释，对于解决刚体运动和湍流问题有重要参考价值。当1957年他还在莫斯科大学求学时，证明了连续函数的科尔莫戈罗夫‒阿诺德表示定理，进而解决了著名的希尔伯特第13问题。此外，他在微分方程、微分几何、拓扑学、代数几何等数学分支上亦多有建树。

阿诺德的数学著作颇丰，立意新颖，表述简洁，严格的数学证明与鲜明的几何、物理诠释相得益彰。他致力于数学、力学教育和人才培养，代表性著作有《常微分方程》（1978）、《常微分方程理论中的几何方法》（1988）、《经典力学的数学方法》（1989）、《奇异性理论及其应用》（1991）和《分岔理论和突变理论》（1999）等。